(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて被処理体に対して高周波を用いて所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する支柱とを有する載置台構造において、
前記載置台内に高周波に対して導電性を有する材料であって、メッシュ状に配列された複数の線材又は複数のパンチ穴が形成されたパンチングプレートよりなる均熱部材を平面方向へ広げて埋め込むように設けると共に前記均熱部材の下方に位置させて平面方向に広がった加熱手段を埋め込むようにして設け、前記均熱部材に導電ラインを接続し、該導電ラインを前記支柱に挿通させるようにして設けると共に前記導電ラインを接地するようにしたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記載置台及び支柱は、絶縁性の耐熱耐腐食性材料よりなることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
【請求項３】
前記耐熱耐腐食性材料は、石英ガラス、或いはセラミック材であることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】
前記線材によって形成された網穴又は前記パンチ穴では前記載置台を形成する材料同士が突出して接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項５】
前記均熱部材は、カーボン又は半導体材料よりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項６】
前記支柱は、筒体状になされており、前記支柱内は高周波による放電が生じないような雰囲気になされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項７】
前記載置台には、該載置台を冷却するための冷媒を流すための冷媒通路が全面に亘って形成されていると共に、前記支柱には前記冷媒通路に前記冷媒を給排させるための冷媒ラインが設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項８】
前記冷媒は、気体、或いは液体であることを特徴とする請求項７記載の載置台構造。
【請求項９】
前記冷媒は、前記載置台の温度に依存して気体と液体とが切り替えられて選択的に用いられることを特徴とする請求項７記載の載置台構造。
【請求項１０】
真空引き可能になされた処理容器と、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載された載置台構造と、
前記処理容器内へ所定の処理ガスを供給するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
前記処理容器内には、プラズマを発生させるための高周波電源に接続された電極が設けられることを特徴とする請求項１０記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の熱処理装置及び載置台構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスを、改質処理の場合にはオゾンガス等を、結晶化処理の場合にはＮ２ ガス等の不活性ガスやＯ２ ガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。
例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の熱処理装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータを内蔵した載置台を設置し、この上面に半導体ウエハを載置した状態で所定の処理ガスを流し、所定のプロセス条件下にてウエハに各種の熱処理を施すようになっている（特許文献１〜４）。
【０００３】
ところで、処理容器内でウエハを載置する載置台構造に関しては、一般的には耐熱性耐腐食性を持たせると共に、金属コンタミネーション等の金属汚染を防止する必要から例えばＡｌＮ等のセラミック材中に発熱体として抵抗加熱ヒータを埋め込んで高温で一体焼成して載置台を形成し、また別工程で同じくセラミック材等を焼成して支柱を形成し、この一体焼成した載置台側と上記支柱とを、例えば熱拡散接合で溶着して一体化して載置台構造を製造している。そして、このように一体成形した載置台構造を処理容器内の底部に起立させて設けるようにしている。
また石英ガラスで載置台構造を形成する場合には、２枚の石英ガラスプレート間に上記したような抵抗加熱ヒータを挟み込んで高温で圧接融着することによりヒータが埋め込まれた載置台を形成し、この載置台の裏面に同じく石英ガラスにより形成した支柱に高温で圧接融着することにより載置台構造を製造していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２７８３２２号公報
【特許文献２】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献３】特開平０６−２６０４３０号公報
【特許文献４】特開２００４−３５６６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したような載置台構造において、特に石英ガラスで製造された載置台にあっては、石英ガラス自体が比較的透明であるために、抵抗加熱ヒータの配設模様がウエハ裏面に直接的に熱線として反映されてウエハ温度の面内均一性を低下させる恐れがある。そのため、一般的には、このウエハ温度の面内均一性の低下を防止する目的で、載置台の上面に、例えばＳｉＣやＡｌＮ等のセラミック板よりなる不透明な薄板状の均熱板を載置し、この均熱板の上面にウエハを直接的に載置して加熱するようにしている。
【０００６】
しかしながら、上述したように、載置台上に均熱板を設置した場合には、ウエハの処理時に載置台の上面と均熱板の下面との間に形成された僅かな隙間に処理ガスが侵入することが避けられない。従って、特に、成膜処理の場合には、この僅かな隙間に成膜ガスが入り込んで、ここにパーティクルの原因となる不要な付着膜が堆積したり、この不要な付着膜に起因して輻射率が変化してウエハ温度の面内均一性を更に低下させる原因となっていた。
【０００７】
また、載置台上に均熱板を介してウエハを載置することから、均熱板を介した分だけ固体間の接触熱抵抗により熱伝導性が劣ることになるので、ウエハの加熱効率を劣化させる原因にもなっていた。また上述した載置台構造の場合には、プラズマ処理を行うために高周波電力を供給しようと思っても、載置台を下部電極として機能させることができず、高周波電力を使えない、といった問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、均熱部材を載置台内に一体的に埋め込むようにして被処理体の面内温度の均一性を高めると共に、被処理体に対する加熱効率を高めることが可能な載置台構造及び熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の関連技術は、処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために前記被処理体を加熱する加熱手段が埋め込まれると共に、前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する支柱とを有する載置台構造において、前記載置台内に、前記埋め込まれている前記加熱手段の上方に位置させて平面方向に広がった均熱部材を埋め込むように構成したことを特徴とする載置台構造である。
このように、載置台内に、埋め込まれた加熱手段の上方に位置させて平面方向に広がった均熱部材を埋め込むように構成したので、被処理体の面内温度の均一性を高めると共に、被処理体に対する加熱効率を高めることができる。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、処理容器内にて被処理体に対して高周波を用いて所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する支柱とを有する載置台構造において、前記載置台内に高周波に対して導電性を有する材料であって、メッシュ状に配列された複数の線材又は複数のパンチ穴が形成されたパンチングプレートよりなる均熱部材を平面方向へ広げて埋め込むように設けると共に前記均熱部材の下方に位置させて平面方向に広がった加熱手段を埋め込むようにして設け、前記均熱部材に導電ラインを接続し、該導電ラインを前記支柱に挿通させるようにして設けると共に前記導電ラインを接地するようにしたことを特徴とする載置台構造である。
【００１１】
このように、載置台内に高周波に対して導電性を有する材料よりなる均熱部材を平面方向へ広げて埋め込むように設け、均熱部材に導電ラインを接続し、該導電ラインを支柱に挿通させるようにして設けるようにしたので、被処理体の面内温度の均一性を高めることができる。
また、均熱部材の導電ラインを接地するようにしたので、この均熱部材を、高周波（プラズマ）に対して例えば加熱手段（発熱体）から放電することを防止するためのシールドとして機能させることができる。
【００１２】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記載置台及び支柱は、絶縁性の耐熱耐腐食性材料よりなる。
また例えば請求項３に規定するように、前記耐熱耐腐食性材料は、石英ガラス、或いはセラミック材である。
【００１３】
また例えば請求項４に規定するように、前記線材によって形成された網穴又は前記パンチ穴では前記載置台を形成する材料同士が突出して接合されている。
これによれば、載置台を形成する材料同士の接合面積を広くすることができるので、載置台自体の強度を高く維持することができる。
【００１４】
また例えば請求項５に規定するように、前記均熱部材は、カーボン又は半導体材料よりなる。
また例えば請求項６に規定するように、前記支柱は、筒体状になされており、前記支柱内は高周波による放電が生じないような雰囲気になされている。
また例えば請求項７に規定するように、前記載置台には、該載置台を冷却するための冷媒を流すための冷媒通路が全面に亘って形成されていると共に、前記支柱には前記冷媒通路に前記冷媒を給排させるための冷媒ラインが設けられる。
これによれば、必要時に載置台の冷媒通路に冷媒を流すことにより、載置台温度を迅速に所望する温度まで降下させることができるので、その分、スループットを向上させることができる。
【００１５】
また例えば請求項８に規定するように、前記冷媒は、気体、或いは液体である。
また例えば請求項９に規定するように、前記冷媒は、前記載置台の温度に依存して気体と液体とが切り替えられて選択的に用いられる。
請求項１０に係る発明によれば、真空引き可能になされた処理容器と、請求項１乃至９のいずれか一項に記載された載置台構造と、前記処理容器内へ所定の処理ガスを供給するガス供給手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
この場合、例えば請求項１１に規定するように、前記処理容器内には、プラズマを発生させるための高周波電源に接続された電極が設けられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る載置台構造及び熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明の関連技術によれば、載置台内に、埋め込まれた加熱手段の上方に位置させて平面方向に広がった均熱部材を埋め込むように構成したので、被処理体の面内温度の均一性を高めると共に、被処理体に対する加熱効率を高めることができる。
本発明によれば、載置台内に高周波に対して導電性を有する材料よりなる均熱部材を平面方向へ広げて埋め込むように設け、均熱部材に導電ラインを接続し、該導電ラインを支柱に挿通させるようにして設けるようにしたので、被処理体の面内温度の均一性を高めることができる。
また、均熱部材の導電ラインを接地するようにしたので、この均熱部材を、高周波（プラズマ）に対して例えば加熱手段（発熱体）から放電することを防止するためのシールドとして機能させることができる。
【００１７】
特に、請求項４に係る発明によれば、載置台を形成する材料同士の接合面積を広くすることができるので、載置台自体の強度を高く維持することができる。
特に請求項７に係る発明によれば、必要時に載置台の冷媒通路に冷媒を流すことにより、載置台温度を迅速に所望する温度まで降下させることができるので、その分、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る熱処理装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】本発明に係る載置台構造を示す断面図である。
【図３】載置台構造の概略的な組み立て状態を示す概略組立図である。
【図４】均熱部材の埋め込みの種類を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る載置台構造の第１変形実施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る載置台構造の第２変形実施例を示す断面図である。
【図７】図５中のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る載置台構造及び熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る熱処理装置の一例を示す断面構成図、図２は本発明に係る載置台構造を示す断面図、図３は載置台構造の概略的な組み立て状態を示す概略組立図、図４は均熱部材の埋め込みの種類を説明するための説明図である。本実施例では高周波電力によるプラズマも用いることができる熱処理装置について説明する。
図示するようにこの熱処理装置２は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製の処理容器４を有している。この処理容器４内の天井部には必要な処理ガス、例えば成膜ガスを導入するためにガス供給手段であるシャワーヘッド部６が絶縁層７を介して設けられており、この下面のガス噴射面８に設けた多数のガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂから処理空間Ｓに向けて処理ガスを吹き出すようにして噴射するようになっている。このシャワーヘッド部６はプラズマ処理時に上部電極を兼ねるものである。
【００２０】
このシャワーヘッド部６内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室１２Ａ、１２Ｂが形成されており、ここに導入された処理ガスを平面方向へ拡散した後、各ガス拡散室１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出すようになっている。すなわち、ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂはマトリクス状に配置されている。このシャワーヘッド部６の全体は、例えばニッケルやハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム、或いはアルミニウム合金により形成されている。尚、シャワーヘッド部６としてガス拡散室が１つの場合でもよい。そして、このシャワーヘッド部６と処理容器４の上端開口部の絶縁層７との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材１４が介在されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。そして、このシャワーヘッド部６には、マッチング回路１５を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ用の高周波電源１７が接続されており、必要時にプラズマを立てるようになっている。この周波数は上記１３．５６ＭＨｚに限定されない。
【００２１】
また、処理容器４の側壁には、この処理容器４内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口１６が設けられると共に、この搬出入口１６には気密に開閉可能になされたゲートバルブ１８が設けられている。
そして、この処理容器４の底部２０に排気落とし込め空間２２が形成されている。具体的には、この容器底部２０の中央部には大きな開口２４が形成されており、この開口２４に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２６を連結してその内部に上記排気落とし込め空間２２を形成している。そして、この排気落とし込め空間２２を区画する円筒区画壁２６の底部２８には、これより起立させて本発明の特徴とする載置台構造２９が設けられる。具体的には、この載置台構造２９は、円筒状の支柱３０と、この上端部に固定される載置台３２とにより主に構成される。この載置台構造２９の詳細については後述する。
【００２２】
そして、上記排気落とし込め空間２２の入口開口２４は、載置台３２の直径よりも小さく設定されており、上記載置台３２の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台３２の下方に回り込んで入口開口２４へ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁２６の下部側壁には、この排気落とし込め空間２２に臨ませて排気口３４が形成されており、この排気口３４には、図示しない真空ポンプが介設された排気管３６が接続されて、処理容器４内及び排気落とし込め空間２２の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。
【００２３】
そして、この排気管３６の途中には、開度コントロールが可能になされた図示しない圧力調整弁が介設されており、この弁開度を自動的に調整することにより、上記処理容器４内の圧力を一定値に維持したり、或いは所望する圧力へ迅速に変化させ得るようになっている。
【００２４】
また、上記載置台３２は、例えば石英ガラスなどの絶縁性の耐熱耐腐食性材料よりなり、この載置台３２には、図２にも示すように、加熱手段として例えば所定のパターン形状に配設された例えばカーボンワイヤヒータよりなる抵抗加熱ヒータ３８が埋め込まれると共に、この抵抗加熱ヒータ３８の上方に位置させて平面方向に広がった均熱部材４０が、一体的に埋め込まれている。そして、この載置台３２上に被処理体としての半導体ウエハＷを直接載置するようになっている。この載置台３２を支持する支柱３０も、例えば石英ガラスなどの絶縁性の耐熱耐腐食性材料により形成されている。
【００２５】
上記載置台３２には、この上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔４４が形成されており（図１においては２つのみ示し、図２以降では記載省略）、上記各ピン挿通孔４４に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン４６を配置している。この押し上げピン４６の下端には、円形リング形状の例えばアルミナのようなセラミックス製の押し上げリング４８が配置されており、この押し上げリング４８に、上記各押し上げピン４６の下端が乗っている。この押し上げリング４８から延びるアーム部５０は、容器底部２０を貫通して設けられる出没ロッド５２に連結されており、この出没ロッド５２はアクチュエータ５４により昇降可能になされている。
【００２６】
これにより、上記各押し上げピン４６をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔４４の上端から上方へ出没させるようになっている。また、アクチュエータ５４の出没ロッド５２の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ５６が介設されており、上記出没ロッド５２が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００２７】
そして、載置台構造２９の支柱３０の底部は閉じられると共に、ここには拡径されたフランジ部５８が設けられ、そしてこのフランジ部５８が、底部２８の中央部に形成した貫通孔６０を覆うようにして、図示しないボルト等により着脱可能に取り付けられている。このフランジ部５８と、貫通孔６０の周辺部の底部２８との間には、Ｏリング等のシール部材６２が介設されており、この部分の気密性を保持するようになっている。
【００２８】
次に、上記載置台構造２９について図２乃至図５も参照して具体的に説明する。
前述したように、この載置台構造２９は、載置台３２と支柱３０とにより主に構成されている。具体的には、図２及び図３にも示すように、上記載置台３２は、前述したように絶縁性の耐熱耐腐食性材料である例えば石英ガラスよりなる下板６４と、中板６６と、上板６８と、最上板７０との４枚の円板状のガラス板を積層して形成されている。上記中板６６は比較的厚く形成されており、この中板６６の上面には、上記抵抗加熱ヒータ３８を収容するためのヒータ溝７２が全面に亘って形成されている。そして、このヒータ溝７２内に上記抵抗加熱ヒータ３８が収容されている。この抵抗加熱ヒータ３８は、図示されないが、例えば同心円状に複数のゾーンに分割されており、各ゾーン毎に温度制御が可能になされている。
【００２９】
また上記上板６８と上記最上板７０との間には本発明の特徴とする上記均熱部材４０が介在させて埋め込むようにして設けられている。これらの４枚のガラス板６４、６６、６８、７０は、図３にも示すように上記抵抗加熱ヒータ３８と均熱部材４０とをそれぞれ対応する位置に介在させた状態で高温下で圧接融着させることにより一体的に接合されて載置台３２を形成する。そして、別体で形成していた絶縁性の耐熱耐腐食性材料である例えば石英ガラスよりなる円筒状の支柱３０の一端を、上記載置台３２の裏面の中央部に溶融接合することによりＴ字状の載置台構造２９を形成する。
【００３０】
ここで、上記均熱部材４０は、高放射率を有する材料よりなる。ここではこの均熱部材４０は、装置として高周波電力を用いることから高周波に対して導電性を有する材料よりなる。このような材料としては、カーボン、シリコン基板、モリブデン、タングステン等を用いることができる。具体的には、図４に模式的に示すように、この均熱部材４０としては、カーボンプレート（シート）やシリコン基板に均等に分散させて複数のパンチ穴７４を形成したパンチングプレート７６（図４（Ａ））を用いることができる。尚、このパンチングプレート７６の直径は、上板６８の直径よりも少し小さく設定されている。
【００３１】
そして、上板６８の上面には、複数の接合用突起７８が予め山状に形成されており、上記接合用突起７８に上記パンチ穴７４を嵌め込むようにして上記パンチングプレート７６を装着し、この上方より最上板７０を圧接融着することになる。
これにより、上板６８と最上板７０の周辺部同士及び上記接合用突起７８と最上板７０同士が融着することになり、すなわちパンチ穴７４では載置台３２を形成する材料同士が突出して接合されることになるので、この部分における融着面積が広くなって接合強度を高めることができる。
【００３２】
また上記均熱部材４０としては、上記パンチングプレート７６に代えて、図４（Ｂ）に示すように、例えばカーボンワイヤよりなる線材８０をメッシュ状（格子状）に配列し、線材８０同士で囲まれた網穴の部分に上記接合用突起７８を位置させるようにしてもよい。この場合、ウエハ温度の面内均一性を考慮すると、線材８０の太さは、例えば０．５〜５ｍｍ程度、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度がよく、また線材８０のピッチＰ１は数ｍｍ程度がよく、いずれにしても、ウエハ温度の面内均一性を考慮すると、接合用突起７８やパンチ穴７４は小さな形状で多数個設けるのがよい。
【００３３】
そして、上記均熱部材４０の中心部には、導電ライン８２が接続されており、この導電ライン８２は支柱３０内を下方に延びている。そして、この導電ライン８２の下端部は、絶縁性シール部材８４を介して支柱３０のフランジ部５８を貫通して下方に延びており、これにはバイアス用の高周波電源８６が接続されている。これにより、上記均熱部材４０は下部電極としても機能することになる。この高周波電源８６の周波数には例えば１３．５６ＭＨｚを用いることができる。尚、この高周波電源８６を用いないで導電ライン８２を接地することにより、アース線として用いるようにしてもよい。このように、この導電ライン８２を接地するようにすれば、上記均熱部材４０を、高周波（プラズマ）に対して抵抗加熱ヒータ３８から放電することを防止するためのシールドとして機能させることができる。
【００３４】
そして、上記載置台３２の抵抗加熱ヒータ３８の両端には、それぞれ給電ライン９０が接続され、この給電ライン９０は載置台３２の裏面中心部から下方向へ延びている。この給電ライン９０は、その長さ方向の途中まで耐熱耐腐食性材料よりなるライン封入管９２内に密閉状態に封入され、このライン封入管９２の上端部は上記載置台３２の下板６４に一体的に溶着されている。
【００３５】
この結果、上記ライン封入管９２は、上記筒体状の支柱３０内に挿通されて下方向に向けて延びている状態となっている。尚、上記ライン封入管９２は実際には複数本設けられるが、図１及び図２中では図面の簡略化のために１本のみ記載してある。そして、この給電ライン９０の下端部は、絶縁性シール部材９４を介して支柱３０のフランジ部５８を貫通して下方に延びており、これにはヒータ電源９６が接続されており、前述したように、例えばゾーン毎に温度制御ができるようになっている。
【００３６】
また、本実施例では、支柱３０内に高周波電力の導電ライン８２を挿通してあることから、他のラインとの間で放電が発生することを防止するために、この支柱３０内の雰囲気は放電が生じないように設定されている。具体的には、支柱３０内は高周波電圧による放電が生じないような真空状態に設定されたり、或いは不活性ガス、例えばＡｒガスやＮ２ ガスが所定の圧力で支柱３０内に封入されている。また、このガス封入に代えて、上記不活性ガスを外部より常時導入するようにして所定の圧力を維持するようにしてもよい。また、上記載置台３２の下面の中心部側には、図示されないが、温度測定用の熱電対が埋め込まれ、この測定値が温度制御に用いられている。
【００３７】
次に、以上のように構成されたプラズマを用いた熱処理装置の動作について説明する。
まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ１８、搬出入口１６を介して処理容器４内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン４６に受け渡された後に、この押し上げピン４６を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面に載置してこれを支持する。
【００３８】
次に、シャワーヘッド部６へ各種の処理ガスとして例えば成膜ガスを、それぞれ流量制御しつつ供給して、このガスをガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出して噴射し、処理空間Ｓへ導入する。そして、図示してないが排気管３６に設けた真空ポンプの駆動を継続することにより、処理容器４内や排気落とし込め空間２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁の弁開度を調整して処理空間Ｓの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。この時、ウエハＷの温度は所定のプロセス温度に維持されている。すなわち、載置台３２の抵抗加熱ヒータ３８にヒータ電源９６より電圧を印加することにより抵抗加熱ヒータ３８は加熱し、これにより載置台３２の全体が加熱される。
【００３９】
この結果、載置台３２上に載置したウエハＷが昇温加熱される。この時、載置台３２に設けた図示しない熱電対ではウエハ温度が測定され、この測定値に基づいて各ゾーン毎に温度制御されることになる。
またこれと同時にプラズマ処理を行うために、高周波電源１７を駆動することにより、上部電極であるシャワーヘッド部６と下部電極である載置台３２との間に高周波を印加し、処理空間Ｓにプラズマを立てて所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台３２の均熱部材４０にバイアス用の高周波電源８６から高周波を印加することにより、プラズマイオンの引き込みを行うことができる。
【００４０】
ここで、従来の熱処理装置にあっては、載置台上に別体として均熱板を設けていたことから、この均熱板と載置台との間の僅かな隙間に成膜ガス等が入り込んでパーティクルの原因等になる不要な付着膜が堆積していた。これに対して、本実施例では、均熱部材４０を載置台３２内に一体的に埋め込むようにしたので、ウエハＷは載置台３２上に直接的に載置されることになり、この結果、上述した従来装置で発生した不要な付着膜が堆積することはなく、上記抵抗加熱ヒータ３８で発生した熱を、この高放射率を有する均熱部材４０により平面方向へ拡散してウエハＷを伝えることができる。従って、不要な付着膜を堆積させることなく、ウエハ温度の面内均一性を高く維持することができる。
【００４１】
また、熱源としては、抵抗加熱ヒータ３８からの熱だけでなく、処理空間Ｓに発生するプラズマからもウエハＷや載置台３２が加熱されるが、このプラズマからウエハＷに伝えられた熱を上記均熱部材４０が平面方向へ拡散するので、この点からもウエハ温度の面内均一性を一層向上させることが可能となる。
また、上述のように、載置台３２上にウエハＷを直接的に載置するようにしているので、両部材間の熱伝導性が良くなり、従って、ウエハの加熱効率を高めることができる。
更には、上記均熱部材４０に導電性を持たせるようにしたので、これを高周波電力供給時の下部電極として機能させることができ、プラズマ処理を行うことができる。
【００４２】
上記実施例では線材８０としてカーボン繊細を用いた場合を例にとって説明したが、これに代えて、金属線材を用いて金網状の金属メッシュを均熱部材４０として用いるようにしてもよく、この場合には、ウエハ温度の面内均一性は少し低下するが、それ以外は上記カーボン繊維と同様な作用効果を発揮することができる。
また、上記実施例では、載置台３２の上板６８の上面側に接合用突起７８を設けるようにしたが、これに限定されず、接合用突起７８を最上板７０の下面側に設けるようにしてもよいし、或いは最上板７０の下面側と上板６８の上面側の双方に設けるようにしてもよい。
【００４３】
＜第１変形実施例＞
上記実施例ではプラズマを併用した熱処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマを用いない純粋な熱処理装置にも本発明を適用することができる。図５はこのような本発明に係る載置台構造の第１変形実施例を示す断面図である。尚、図２に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。ここでは、高周波電力を使用しないことから、図２の示す構造で必要とされた導電ライン８２及びバイアス用の高周波電源８６を不要にすることができる。そして、この場合にも、均熱部材４０としては図２において説明した材料と同じ材料、例えばカーボンや半導体を用いることができる。特に、この実施例においては、高周波電力を用いないことから、均熱部材４０としては高周波に対する導電性が不要であり、従って、導電性を考慮することなく熱伝導のより高い材料を均熱部材４０として用いることができる。
【００４４】
また支柱３０内の雰囲気の制御に関しても、高周波の放電防止雰囲気に設定する必要もない。更には、熱処理装置に関しては、図１に示す熱処理装置で用いたプラズマ発生用の高周波電源１７及びこれに関連する部品は不要になることは勿論である。
この第１変形実施例の場合にも、高周波に関する点を除いて、図２に示した載置台構造と同様な作用効果を発揮することができる。
特に、上記各載置台構造は、プラズマを用いない熱ＣＶＤ処理や複数種類の成膜ガスを交互に供給して薄膜を一層ずつ積層する、いわゆるＡＬＤ成膜処理において有用である。
【００４５】
＜第２変形実施例＞
上記各実施例においては、石英の大きな熱容量のため載置台３２の温度を迅速に冷却したい場合には、これに対応するのが困難であるが、載置台３２に冷媒通路を設けることにより熱を奪うことができ、これに対応して迅速に冷却することができる。図６はこのような本発明に係る載置台構造の第２変形実施例を示す断面図、図７は図６中のＡ−Ａ線矢視断面図である。尚、図２及び図５に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。ここでは図５に示す載置台構造に冷媒通路を設けた場合を例にとって説明するが、図２に示す載置台構造に冷媒通路を設けるようにしてもよい。
【００４６】
図６及び図７に示すように、この第２変形実施例では、載置台３２に、必要に応じて冷媒を流すための冷媒通路１００が平面方向の略全域に亘って形成されている。本実施例においては、この冷媒通路１００は、載置台３２の下板６４の上面側に、円周方向へ蛇行状に、或いは花びら状に冷媒溝１０２を略全面に亘って設けることにより形成している。尚、この冷媒通路１００のパターンは特に限定されない。ここでは、上記冷媒通路１００は、下板６４の半円部分で冷媒通路１００Ａと冷媒通路１００Ｂとに２つに分割されている。
【００４７】
そして、上記各冷媒通路１００Ａ、１００Ｂの冷媒入口１０４Ａ、１０６Ａ及び冷媒出口１０４Ｂ、１０６Ｂは、それぞれ下板６４の中心側に形成されている。上記冷媒入口１０４Ａ、１０６Ａには支柱３０内を延びる冷媒ライン１０８が接続され、この冷媒ライン１０８の下端は支柱３０のフランジ部５８を気密に貫通して外部へ延びている。
また上記冷媒出口１０４Ｂ、１０６Ｂには支柱３０内を延びる冷媒ライン１１０が接続され、この冷媒ライン１１０の下端は支柱３０のフランジ部５８を気密に貫通して外部へ延びている。尚、図６においては２本の冷媒ライン１０８、１１０が示されている。
【００４８】
これによって、上記冷媒通路１００に必要に応じて冷媒を流すことにより、上記載置台３２を冷却することができる。この場合、冷媒としては、冷却窒素、冷却ヘリウム等の気体や液体を用いることができ、液体としては、ガルデン（登録商標）やフッ素系熱媒体や冷却水等を用いることができる。
このように、載置台３２に冷媒通路１００を形成して必要時にこの冷媒通路１００に冷媒を流すことにより、載置台３２やウエハＷの温度を迅速に所望する温度まで冷却することができる。従って、例えば熱処理装置をメンテナンスする時には、安全のために載置台３２を７０℃程度まで冷却しなければならないが、上述のように載置台３２を迅速に７０℃程度まで冷却してメンテナンス作業を迅速に行うことができる。
【００４９】
また、高温で成膜処理を行った後に、クリーニングガスによるクリーニング作業を行う場合には、処理容器及び載置台３２内を所定の温度まで冷却した後にクリーニングガスを流すが、この場合にも上述のように載置台３２を所定の温度まで迅速に冷却してクリーニング作業を迅速に行うことができる。
また、ウエハの処理態様によっては、プロセス温度が異なる領域で連続ステップで処理を行う場合があるが、このような場合において、あるステップから、これよりプロセス温度が低い次のステップへ移行する際にも、上記載置台３２を所定の温度まで迅速に冷却することができるので、その分、スループットを向上させることができる。
【００５０】
また、載置台３２を構成する石英ガラスは特に熱衝撃に対して強いので冷媒通路１００に冷媒を流しても、載置台３２自体が破損することもない。
また、冷媒としては、載置台３２の温度に依存して、気体と液体とを切り替えて選択的に流すようにしてもよい。例えば載置台３２が高温の時には、与える熱衝撃を抑制するために冷却気体を流し、或る程度の温度まで、例えば２００℃程度まで冷却したならば、次に熱容量の大きな冷却液体を流すようにして更に冷却速度を上げるようにしてもよい。
ここでは冷媒通路１００を形成する冷媒溝１０２を、下板６４の上面側に形成したが、これに限定されず、この冷媒溝１０２を中板６６の下面側に設けてもよいし、或いは中板６６の下面側と下板６４の上面側の双方に設けるようにしてもよい。
【００５１】
更には、ここでは支柱３０を筒体状に形成したが、これに限定されず、石英ガラス柱よりなる支柱３０を用いるようにしてもよい。この場合には、石英ガラス柱よりなる支柱３０に、細長い貫通孔をドリル等で形成することにより、上記冷媒ライン１０８、１１０を設けるようにすればよい。
尚、上記各実施例においては、載置台３２を形成するために４枚のガラス板６４〜７０を接合した場合を例にとって説明したが、下板６４を除いた３内のガラス板で形成してもよいし、或いは、５枚以上のガラス板を用いるようにしてもよい。
【００５２】
また、上記各実施例では、主として成膜処理を例にとって説明したが、特に限定されず、どのような処理を行う熱処理装置でも本発明を適用することができ、特に腐食性ガスを用いる場合には本発明は有用である。
更には、上記各実施例では耐熱耐腐食性材料として石英ガラスを用いた場合を主に説明したが、これに限定されず、ＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＣ等のセラミック材も用いることができる。特に、製造工程や熱衝撃等を考慮すると、同一材料で載置台構造の全体を形成するのが好ましい。
また、本実施例では被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
２  熱処理装置
４  処理容器
６  シャワーヘッド部（ガス供給手段）
２９  載置台構造
３０  支柱
３２  載置台
３８  抵抗加熱ヒータ（加熱手段）
４０  均熱部材
６４  下板
６６  中板
６８  上板
７０  最上板
７４  パンチ穴
７６  パンチングプレート
７８  接合用突起
８０  線材
８２  導電ライン
１００  冷媒通路
１０８，１１０  冷媒ライン
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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